摘要
大豆分离蛋白(Soybeanisolateprotein,SPI)是由低温脱脂豆粕为原料生产的一种为数不多的可替代动物蛋白的优质植物蛋白，由于其营养价值丰富、价格低廉、功能改性空间大，故作为食品添加剂被广泛应用于食品领域。考虑SPI的生产加工及其作为植物肉主要原料在制熟过程的应用，研究SPI在热处理过程中结构特性、氧化特性、营养特性的变化规律及其对机体健康的影响对于保证SPI生产的安全性及SPI系列功能性产品的开发具有重要的理论指导作用。 干热处理是借助烤炉、烘箱等工具对食品类产品进行灭活杀菌或者制熟处理最常见的热加工方式。经干热处理的食物色泽、气味俱佳，故深受国内外美食爱好者的青睐，但随着人们生活水平的提高，消费者的饮食安全意识逐渐提高，许多消费者对烤制类产品的安全性产生担忧，因此本论文研究了不同干热温度下大豆分离蛋白理化特性的变化规律并通过小鼠实验评估了干热SPI对健康小鼠生长性能、肾脏及小肠病理形态的影响，以期为SPI及其相关制品的加工、熟制等提供合理的干热处理温度以保证SPI营养价值的有效性。本论文研究的主要内容及结果如下: 1.研究了不同干热温度(70℃、100℃、130℃、160℃、190℃、220℃)处理过程中，SPI色泽的变化情况及氧化变化规律。从色泽上来看，随温度升高，SPI的颜色呈现出豆黄色-白色-褐色逐级转变的变化规律。以130℃为临界温度，130℃前SPI的颜色由大豆黄逐渐变白，130℃时，SPI的L*值(白度值)达到峰值(93.82),温度高于130℃，SPI的颜色逐渐褐变并在220℃时，白度值降到最低，a*和b*值达到峰值。SPI的氧化程度总体表现为随温度升高而加深的趋势，表现为SPI的疏基含量总体下降，二聚酪氨酸含量增加，席夫碱的荧光强度增强等。需要注意的是，在干热过程中，190℃和220℃时，SPI的羰基含量出现下降，氨基酸侧链氧化修饰结果也显示190℃和220℃时，SPI的改性肽数量降低，羰基化等氧化产物减少，这主要归因于过度加热导致SPI氧化变性严重。 2.研究了不同干热温度(70℃、100℃、130℃、160℃、190℃、220℃)处理过程中，SPI化学键的分布情况、SPI的变性和降解程度、二级结构、三级结构以及微观结构的变化规律等。结果显示，干热温度低于130℃时，SPI的结构稳定性主要靠非共价作用维持，当温度≥130℃时，共价键形成并随着SPI氧化程度的加深而被促进，共价作用逐渐占主导。SPI内部键能的重新分配促使蛋白质二级结构的改变，随干热温度升高，SPI中的有序结构逐渐向无序结构转变。在这一过程中，SPI的粒径总体呈下降趋势，小颗粒状蛋白增多，SPI的热变性程度加深。干热温度≤130℃,主要表现为蛋白热聚集，但高于130℃，蛋白出现严重降解。总而言之，以130℃为临界温度,干热温度≤130℃,SPI的结构完整性被较好保证，但高于130℃时，SPI的结构性破坏增强，这为控制蛋白质的变性程度提供了理论参考，同时也为进一步探讨功能性SPI制品的开发提供了新的思路。 3.研究了不同干热温度(70℃、100℃、130℃、160℃、190℃、220℃)处理过程中，SPI营养特性的变化情况，包括SPI的消化情况、氨基酸组成和含量变化以及基于氨基酸组成对SPI进行了营养性评价。从SPI的消化性来看，经干热处理的SPI消化性总体上低于未干热处理SPI,即干热处理导致SPI消化性下降，其中干热温度≤130℃时，SPI的消化性下降水平平稳，降幅较小，但当干热温度高于130℃后，SPI的消化性降幅显著增大(P＜0.05),190℃和220℃热处理时，SPI产生大量不可消化性蛋白。从SPI的氨基酸组成及含量变化角度看，干热处理对SPI的氨基酸组成类型并未造成影响，热处理主要影响SPI中各类氨基酸的含量比例，另外，热处理导致SPI的总氨基酸含量下降。从营养评价结果来看，干热处理一定程度上导致SPI营养价值的下降且总体上呈现干热温度越高，SPI营养价值下降越严重的变化趋势，但130℃的营养评价综合结果显示其营养价值性略优于其他干热处理SPI组。 4.将不同干热温度(100℃、130℃、190℃)处理后的SPI等比例添加到纯日化饲料中，并以添加酪蛋白和未经千热处理的生样SPI的纯日化饲料分别作为空白对照(℃G组)和生样对照(NG组)，对健康小鼠进行为期7周的饲养，分析了干热处理SPI对小鼠生长性能、血液指标及脏器形态的影响。预后结果显示，SPI较酪蛋白来讲具有一定降血糖、降低血胆固醇的功效，但干热处理SPI相对不利于小鼠健康的保持,尤其是190℃干热处理SPI的干预对小鼠的肾脏和小肠均造成了较严重的损伤，但130℃热处理SPI的干预对小鼠的脏器损伤相对较小。这对于研究SPI热加工制品在食品领域的的应用安全性具有一定的理论价值。 综上所述，干热处理可以通过促进蛋白质氧化来影响SPI内部共价键和非共价键的重新分布，从而影响蛋白质二级结构、三级结构以及引起一系列理化性质的变化，最终结果表明，SPI随干热温度升高氧化程度加深，干热温度≤130℃,SPI的结构完整性得以保证，当干热温度高于130℃,尤其是190℃和220℃,SPI严重降解，这期间,SPI的消化利用率降低、氨基酸总含量下降，蛋白质的营养价值有效性被破坏。另外,动物实验结果表明，190℃干热处理SPI的饲料干预较其它各样品组而言，小鼠发生了更严重的肾损伤和小肠病变。130℃干热处理SPI在保证其结构完整性的前提下，蛋白质的营养价值相对提升且动物实验干预中对小鼠健康的影响相对较小，食用安全性较高，故130℃可作为一个适宜的干热温度用于SPI及其系列产品的加工和生产中。
NETL